KR20150131143A - Optical system for a directional lamp - Google Patents

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KR20150131143A
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지이 라이팅 솔루션스, 엘엘씨
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Abstract

본 발명에 따른 방향 램프 어셈블리는 광원(102), 제1 부분(122) 및 제2 부분(124)을 가지고 광원(102)으로부터 출사된 광을 목표 지역으로 지향시키도록 동작하는 리플렉터(120), 리플렉터(120)를 둘러싸고 광원(102)에 의해서 생성된 열을 소산시키도록 동작하는 히트 싱크(130), 및 광원(102) 위에 배치되고 광을 목표 지역으로 전달하도록 동작하는 광 확산 렌즈(140)를 포함한다. 리플렉터(120)의 제2 부분(124)이 제1 부분(122)의 반경방향 외부에 배치되고 히트 싱크(130) 결합되어 일체로 형성된다.A directional lamp assembly in accordance with the present invention includes a reflector 120 that has a light source 102, a first portion 122 and a second portion 124 and directs light emitted from the light source 102 to a target area, A heat sink 130 surrounding the reflector 120 and operative to dissipate heat generated by the light source 102 and a light diffusing lens 140 disposed above the light source 102 and operative to transmit light to a target area, . The second portion 124 of the reflector 120 is disposed radially outward of the first portion 122 and is integrally formed with the heat sink 130.

Description

방향 램프를 위한 광학 시스템{OPTICAL SYSTEM FOR A DIRECTIONAL LAMP}≪ Desc / Clms Page number 1 > OPTICAL SYSTEM FOR A DIRECTIONAL LAMP

본 개시 내용의 양태는 일반적으로 광학 시스템에 관한 것이고 특히 COB(chip-on-board) 발광 다이오드를 이용하는 라이트 엔진(light engine)을 위한 리플렉터 어셈블리에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Aspects of the present disclosure generally relate to optical systems, and more particularly to reflector assemblies for light engines that utilize chip-on-board (COB) light emitting diodes.

방향 램프는, 사무실 또는 주거 공간과 같은 공간 내의 지역을 큰 세기의 포커싱된 광의 비임으로 조명하기 위해서 상업용 및 거주용 건물에서 일반적으로 이용된다. 그러한 램프는, 조명이 요구되는 곳에 선택적으로 위치될 수 있기 때문에, 큰 사무실 공간을 밝히는데 있어서 특히 유용하고 비용 효과적이다. 이는, 조명을 필요로 하는지의 여부와 관계없이, 전체 지역 또는 공간을 전반적으로 비추는 전방향성 라이트에 대비된다. 선택적인 배치에 더하여, 방향 램프는 종종, 유선형의, 심미적으로 뛰어난 외관을 제공하기 위해서 천장 구조물에 대해서 같은 높이로 또는 함몰되어 장착된다. 방향 조명이 다양한 장점 및 기능을 제공하지만, 방향 요건 및 장착 요건이, 이제까지 만족스럽게 해결되지 않은, 몇 가지 설계상의 난제 및 어려움을 생성할 수 있다.Directional lamps are commonly used in commercial and residential buildings to illuminate an area within a space, such as an office or residential space, with a beam of large intensity focused light. Such lamps are particularly useful and cost effective in illuminating large office spaces because they can be selectively positioned where lighting is desired. This is in contrast to an omnidirectional light that illuminates the entire area or space overall, whether or not it requires illumination. In addition to the optional arrangement, the directional lamps are often mounted at the same height or recessed relative to the ceiling structure to provide a streamlined, aesthetically pleasing appearance. Directional illumination offers a variety of advantages and features, but directional requirements and mounting requirements can create some design challenges and difficulties that have not been satisfactorily resolved so far.

광이 목표 지역 내에서의 광의 세기를 감소시키지 않고 넓게 발하게 되도록 방향 램프를 구성하는 것이 일반적으로 요구된다. 일체형 LED 램프에 대한 에너지 스타 요건으로부터 취한, 그러한 방향 램프에 대한 기준 중 하나는, 광 에너지의 적어도 80%가 정해진 각도 영역 또는 경계 내에 포함되어야 한다는 것이고, 나머지는 경계를 넘어서서 산란된다. 이러한 정도의 방향성을 달성하기 위해서, 종래 기술의 램프는 포물선 또는 쌍곡선 형상을 가지는 리플렉터를 전형적으로 포함한다. 이러한 형상 또는 윤곽선을 가지는 램프 리플렉터에서, 리플렉터의 초점에 배치된 광이, 평행한 광 에너지의 비임으로서 또한 지칭되는, 지향된 광의 시준된 비임으로서 분배될 것이다. 이는, 산란된 광 에너지의 어레이를 생성하는 통상적인 백열성 조명 전구에 대비된다.It is generally required to construct a directional ramp so that the light is emitted broadly without reducing the intensity of light within the target area. One of the criteria for such directional lamps, taken from the Energy Star requirement for an integrated LED lamp, is that at least 80% of the light energy should be contained within a defined angle range or boundary, and the rest is scattered beyond the boundary. To achieve this degree of directionality, prior art lamps typically include a reflector having a parabolic or hyperbolic shape. In a lamp reflector having this shape or contour, the light disposed at the focal point of the reflector will be distributed as a collimated beam of directed light, also referred to as a beam of parallel light energy. This is in contrast to conventional incandescent illumination bulbs that produce an array of scattered light energy.

선택된 지역 내에서 광 에너지를 포커싱하는 것에 더하여, 방향 램프가 부드럽고 광학적으로 만족스러운 광의 비임을 복사할 것이 일반적으로 요구된다. 앞선 문단에서 설명된 바와 같은, 방향 램프를 위한 포물선형 또는 쌍곡선형 리플렉터가 광을 지향시키기 위해서 이용될 수 있지만, 이러한 형상은, 사용자의 눈에 편안하지 않을 수 있는 큰 세기의 광의 비임을 생성하는 경향을 가질 것이다. 또한, 광학적 분위기 내에서 균일한 커버리지(coverage)를 제공하기 위해서, 그러한 리플렉터를 이용하는 램프의 어레이가 고밀도의 광, 즉 복수의 밀접하게 이격된 램프들을 필요로 할 수 있을 것이다. 결과적으로, 공간을 조명하는데 있어서, 수반되는 비용 증가와 함께, 보다 큰 전력, 즉 와트수가 요구된다.In addition to focusing the light energy within the selected area, it is generally desired that the directional lamps copy a beam of light that is smooth and optically satisfactory. While a parabolic or hyperbolic reflector for a directional lamp, as described in the preceding paragraph, may be used to direct light, such a shape may be used to create a beam of light of great intensity that may not be comfortable to the user's eyes Will have a tendency. Also, in order to provide uniform coverage in an optical environment, an array of lamps using such reflectors may require high density light, i.e., a plurality of closely spaced lamps. As a result, in illuminating the space, a larger power, that is, a wattage, is required together with an accompanying cost increase.

램프를 조명하기 위해서 이용되는 전기 에너지의 거의 70%가 열로 변환된다는 점을 고려할 때, 방향 램프는 비교적 많은 양의 열을 소산시켜야 한다. 함몰된 장착부에 의해서 부여되는 공간적인 제약이 열 소산을 위해서 이용될 수 있는 경로를 한정 또는 제한할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 적절한 히트 싱크가 제공되어야 한다.Considering that nearly 70% of the electrical energy used to illuminate the lamp is converted into heat, the directional lamp must dissipate a relatively large amount of heat. It will be appreciated that the spatial constraints imposed by the recessed mounting portion may define or limit the paths that can be utilized for heat dissipation. Therefore, an appropriate heat sink should be provided.

광학적 및 비용적으로 효율적이면서, 넓고 부드러운, 즉 광학적으로 만족스러운 광의 출사를 제공하는 그리고 열 소산을 위한 효율적인 경로를 제공하는 광학 시스템을 제공하는 것이 유리할 것이다.It would be advantageous to provide an optical system that is optically and cost-effectively efficient, providing a broad, smooth, i.e. optically satisfactory, exit of light and providing an efficient path for heat dissipation.

따라서, 전술한 문제점 중 적어도 일부를 해결하는 라이트 엔진을 제공하는 것이 바람직할 것이다.It would therefore be desirable to provide a light engine that solves at least some of the problems described above.

본원에서 설명된 바와 같이, 예시적인 실시예는 당업계에 공지된 전술한 또는 다른 단점 중 하나 이상을 극복한다.As described herein, exemplary embodiments overcome one or more of the foregoing or other disadvantages known in the art.

본 개시 내용의 일 양태는 방향 램프 어셈블리에 관한 것이다. 일 실시예에서, 방향 램프 어셈블리는 광원, 제1 부분 및 제2 부분을 구비하고 광원으로부터 출사된 광을 목표 지역으로 지향시키도록 동작하는 리플렉터, 리플렉터를 둘러싸고 광원에 의해서 생성된 열을 소산시키도록 동작하는 히트 싱크, 및 광원 위에 배치되고 광을 목표 지역으로 전달하도록 동작하는 광 확산 렌즈를 포함하며, 리플렉터의 제2 부분이 제1 부분의 반경방향 외부에 배치되고 히트 싱크와 결합되어 일체로 형성된다.One aspect of the present disclosure relates to a directional lamp assembly. In one embodiment, the directional lamp assembly includes a light source, a reflector having a first portion and a second portion and operable to direct light emitted from the light source to a target area, a reflector surrounding the reflector to dissipate the heat generated by the light source And a light diffusing lens disposed above the light source and operative to transmit light to a target area, wherein a second portion of the reflector is disposed radially outwardly of the first portion and is formed integrally with the heat sink do.

본 개시 내용의 다른 양태는 방향 램프 어셈블리에 관한 것이고, 그러한 방향 램프 어셈블리는 광원을 생성하기 위한 라이트 엔진, 광원에 의해서 생성된 열을 소산시키도록 동작하는 히트 싱크, 및 광을 목표 지역으로 전달하도록 동작하는 렌즈 커버를 구비한다. 일 실시예에서, 리플렉터가 라이트 엔진을 수용하기 위한 개구를 가지고 원뿔 각도(θ)를 획정하는 제1 원뿔형 표면을 가지는 제1 리플렉터 부분, 제1 리플렉터 부분과 결합되어 제1 반사 부분의 반경방향 외부에 배치되고, 원뿔 각도(β)를 획정하는 제2 원뿔형 표면을 가지는 제2 리플렉터 부분을 포함하고, 그러한 제2 원뿔형 표면은 히트 싱크와 결합되어 일체로 형성된다.Another aspect of the present disclosure is directed to a directional lamp assembly comprising a light engine for generating a light source, a heat sink operative to dissipate the heat produced by the light source, And a lens cover that operates. In one embodiment, the reflector has a first reflector portion having a first conical surface defining an angle of cone with an opening for receiving a light engine, a second reflector portion coupled to the first reflector portion to define a radially outer And a second reflector portion having a second conical surface defining a cone angle beta, such a second conical surface being integrally formed with the heat sink.

예시적인 실시예의 이러한 그리고 다른 양태 및 장점이, 첨부 도면과 함께 고려된 이하의 구체적인 설명으로부터 명확해질 것이다. 그러나, 도면이 단지 설명의 목적으로 디자인된 것이고 발명의 한계에 대한 정의로서 디자인된 것이 아니고, 그러한 발명의 한계는 첨부된 청구항을 참조하여야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 발명의 부가적인 양태 또는 장점이 이하의 설명에서 기술될 것이고, 부분적으로 설명으로부터 자명할 것이고, 또는 발명의 실시로부터 학습될 수 있을 것이다. 또한, 발명의 양태 및 장점이 첨부된 청구항에 특히 기재된 수단 및 조합에 의해서 실현되고 획득될 수 있을 것이다.These and other aspects and advantages of the exemplary embodiments will become apparent from the following detailed description considered in conjunction with the accompanying drawings. It will be understood, however, that the drawings are designed solely for the purpose of illustration and not as a definition of the limitations of the invention, and that the limits of such invention should be read with reference to the appended claims. Additional aspects or advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned from practice of the invention. In addition, aspects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

도 1은 본 개시 내용의 양태를 포함하는 방향 램프 어셈블리를 위한 광학 시스템의 일 실시예의 절개 측면 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 방향 램프 어셈블리의 절개 상면도이다.
도 3은 실질적으로 도 2의 선 3-3을 따라서 취한 방향 램프 어셈블리의 확대된 단면도이다.
도 4는 본 개시 내용의 양태를 포함하는 원뿔-형상의 리플렉터 어셈블리의 일 실시예의 원뿔 각도 및 높이비의 함수로서 광학적 효율 및 광 분포 윤곽선(contour)의 도표이다.
적용가능한 경우에, 달리 기재한 바가 없는 경우에 실척이 아닌 몇몇 도면 전체를 통해서, 유사한 참조 문자는 동일한 또는 상응하는 구성요소 및 유닛을 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 illustrates an incisional side perspective view of an embodiment of an optical system for a directional lamp assembly including aspects of the present disclosure.
2 is a cut-away top view of the directional lamp assembly shown in Fig.
3 is an enlarged cross-sectional view of the take-up lamp assembly substantially along line 3-3 of FIG.
Figure 4 is a plot of optical efficiency and light distribution contour as a function of the cone angle and height ratio of an embodiment of a cone-shaped reflector assembly including aspects of the present disclosure.
Wherever applicable, like reference numerals designate like or corresponding components and units throughout the several drawings, which are not exhaustive unless otherwise indicated.

도 1을 참조하면, 본 개시 내용의 양태를 포함하는 방향 라이트 어셈블리의 일 실시예가 참조번호 '10'으로 전체적으로 표시되어 있다. 개시된 실시예의 양태가 일반적으로 방향 라이트 어셈블리(10)에 관한 것이고, 그러한 방향 라이트 어셈블리는 광원(102), 리플렉터(120), 광원(102)을 둘러싸는 히트 싱크(130), 및 광원(102) 위에 배치된 광 확산 렌즈(140)를 포함한다. 일 실시예에서, 리플렉터(120)가 광원(102)에 의해 생성된 광을 목표 지역(미도시)으로 지향시키도록 구성된다. 광 확산 렌즈(140)는 목표 지역에 걸친 실질적으로 균일한 광의 분포를 생성하도록 구성된다.Referring to Figure 1, one embodiment of an orientation light assembly incorporating an aspect of the present disclosure is indicated generally by the reference numeral " 10 ". Aspects of the disclosed embodiments generally relate to a directional light assembly 10 that includes a light source 102, a reflector 120, a heat sink 130 surrounding the light source 102, And a light diffusing lens 140 disposed thereon. In one embodiment, the reflector 120 is configured to direct the light generated by the light source 102 to a target area (not shown). The light diffusing lens 140 is configured to produce a distribution of substantially uniform light over the target area.

일 실시예에서, 리플렉터(120)가 제1 부분(122) 및 제2 부분(124)을 포함한다. 도 1의 실시예에서 도시된 바와 같이, 리플렉터(120)의 제2 부분(124)이 길이방향 대칭 축(10A)에 대해서 제1 부분(122)의 반경방향 외부에 배치되고, 히트 싱크(130)의 상부 부분과 일체로 형성된다. 일 실시예에서, 리플렉터(120)의 제1 부분(122)이 라이트 엔진(100)을 수용하기 위한 개구(126)를 포함한다. 히트 싱크(130)가 리플렉터(120)의 제1 부분(122)을 지지하고 리플렉터의 제2 부분(124)을 일체로 형성하여, 광원(102)에 의해 생성되는 열의 소산을 향상시킨다. 광 확산 렌즈(140)가, 광원(102)에 의해 생성되고 리플렉터(120)의 제1 부분(122) 및 제2 부분(124)으로부터 반사된 광과 상호 작용하여 광을 목표 지역으로 전달한다.In one embodiment, the reflector 120 includes a first portion 122 and a second portion 124. 1, the second portion 124 of the reflector 120 is disposed radially outwardly of the first portion 122 relative to the longitudinally symmetrical axis 10A, and the heat sink 130 As shown in Fig. In one embodiment, the first portion 122 of the reflector 120 includes an aperture 126 for receiving the light engine 100. The heat sink 130 supports the first portion 122 of the reflector 120 and integrally forms the second portion 124 of the reflector to improve dissipation of heat generated by the light source 102. [ A light diffusing lens 140 interacts with light generated by the light source 102 and reflected from the first portion 122 and the second portion 124 of the reflector 120 to transmit light to the target region.

라이트 엔진(100)이 발광 다이오드(LED)와 같은 단일 광원(102)을 포함한다. 일 실시예에서, 라이트 엔진(100)이 COB 발광 다이오드를 포함한다. 개시된 실시예의 양태가 일반적으로 단일 COB 발광 다이오드를 포함하는 라이트 엔진(100)에 관한 내용으로 본원에서 설명되지만, 다양한 광원 중 임의의 하나의 광원이 본 개시 내용의 양태를 포함하는 방향 라이트 어셈블리(10)에서 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 방향 라이트 어셈블리(10)가 LED의 어레이, 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 및 중합체 발광 다이오드(PLED)와 같은 솔리드 스테이트(solid state) 조명의 다른 공급원을 포함할 수 있을 것이다. 결과적으로, 본원에서의 개시 내용은 방향 라이트 어셈블리(10) 시스템의 일 실시예의 단지 예이고, 첨부된 청구항의 세트를 고려하여 넓게 해석되어야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The light engine 100 includes a single light source 102, such as a light emitting diode (LED). In one embodiment, the light engine 100 includes a COB light emitting diode. Although aspects of the disclosed embodiments are generally described herein with reference to a light engine 100 that includes a single COB light emitting diode, it is contemplated that any one of a variety of light sources may be included in a directional light assembly 10 ). ≪ / RTI > For example, the directional light assembly 10 may comprise an array of LEDs or other sources of solid state lighting, such as organic light emitting diodes (OLEDs) and polymer light emitting diodes (PLEDs). As a result, it will be appreciated that the disclosure herein is merely an example of one embodiment of the directional light assembly 10 system and should be broadly construed in light of the accompanying set of claims.

도 1에 도시된 실시예에서, 라이트 엔진(100)이 히트 싱크(130) 내에 배치되고 제어 전자장치(104)에 의해서 전력을 공급받는다. 도 1에 도시된 제어 전자장치(104)가 방향 램프 어셈블리(10)의 하부 단부 캡(106) 내에 수용된다. In the embodiment shown in FIG. 1, the light engine 100 is disposed within the heat sink 130 and is powered by the control electronics 104. The control electronics 104 shown in Fig. 1 is received in the lower end cap 106 of the directional lamp assembly 10. Fig.

전술한 바와 같이, 리플렉터(120)의 제1 부분(122)이 라이트 엔진(100)과, 보다 구체적으로는, 광원(102)을 수용하기 위한 개구(126)를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 부분(122)이 또한 라이트 엔진(100)을 히트 싱크(130)에 고정하도록 구성되고, 그에 의해서 열 소산의 제1 경로, 즉 광원(102)에 의해 생성되는 열을 소산시키기 위한 경로를 생성한다. 또한, 제1 부분(122)이 히트 싱크(130)의 공동(132) 내에 배치되고, 제1 부분(122)의 하부측을 따라서 배치된, 도 1 및 도 2에 도시된, 몇 개의 축방향 기둥(134)에 의해 히트 싱크에 고정된다. The first portion 122 of the reflector 120 includes an aperture 126 for receiving the light engine 100 and more specifically the light source 102 as described above. The first portion 122 is also configured to secure the light engine 100 to the heat sink 130 so that the first path of dissipation, i.e., the heat generated by the light source 102, And generates a path for dissipation. 1 and 2, disposed in the cavity 132 of the heat sink 130 and disposed along the lower side of the first portion 122, And is fixed to the heat sink by the pillar 134.

도 1 및 도 2를 참조하면, 설명된 실시예에서, 제1 리플렉터 부분(122)이, 광원(102)으로부터 멀리 발산하는, 대체로 절두체(frustum)의 형상을 가지는 제1 원뿔형 표면(128)을 형성한다. 보다 구체적으로, 절두체의 보다 작은 단면의-단부가 광 생성 요소(102)를 수용하기 위한 개구(126)를 형성하도록, 제1 원뿔형 표면(128)이 배열된다. 절두체의 보다 큰 단면의-단부, 또는 기저부가 공동(132)의 연부(136)와 인접한다.Referring to Figures 1 and 2, in the illustrated embodiment, the first reflector portion 122 includes a first conical surface 128 having a generally frustum shape that diverges away from the light source 102 . More specifically, the first conical surface 128 is arranged such that the smaller cross-section of the frustum forms an aperture 126 for receiving the light-generating element 102. [ The larger end face, or base, of the frustum is adjacent the edge 136 of the cavity 132.

리플렉터(120)의 제2 부분(124)이 제1 부분(122)의 반경방향 외부에 배치되고 제2 원뿔형 표면(138)을 형성한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 원뿔형 표면(138)이, 중앙의 길이방향 대칭 축(10A)에 대해서, 제1 원뿔형 표면(128)의 반경방향 외부에 위치된다. 제2 원뿔형 표면(138)이 일반적으로, 광원(102)으로부터 멀리 발산하는 절두체 형상을 갖는다.A second portion 124 of the reflector 120 is disposed radially outwardly of the first portion 122 and defines a second conical surface 138. As shown in Figures 1 and 2, a second conical surface 138 is positioned radially outwardly of the first conical surface 128 about a central longitudinal symmetrical axis 10A. The second conical surface 138 generally has a frustum shape that diverges away from the light source 102.

도 3을 참조하면, 제1 원뿔형 표면(128)이 약 28°내지 약 38°범위 내의 원뿔 각도(θ)를 획정한다. 제2 원뿔형 표면(138)은 약 80°내지 약 90°범위 내의 원뿔 각도(β)를 획정한다. 일 실시예에서, 제2 원뿔형 표면(138)이 각도(β)로 발산하고, 그러한 각도(β)는 대략적으로 제1 원뿔형 표면(128)의 각도 경사의 2배 초과이다. 결과적으로, 광원(102)으로부터 제2 원뿔형 표면(138)으로의 직접적인 "시선(line of sight)"이 존재하지 않고, 제2 원뿔형 표면(138)에 의해서 재-지향된 광이 먼저 광 확산 렌즈(140)와 상호 작용을 하여야 하거나, 광 확산 렌즈(140)로부터 전환되어야 한다. 다시 말해서, 광의 일부가 초기에 광 확산 렌즈(140)를 통해서 전달되지만, 광의 다른 부분은, 예를 들어, 제2 원뿔형 표면(138)을 향해서 방향 램프 어셈블리(10) 내로 다시 반사된다. 결과적으로, 광이 제2 원뿔형 표면(138)으로부터 광 확산 렌즈(140)를 향해서 그리고 광 확산 렌즈(140)를 통해서 재-지향되고, 그에 따라 보다 부드럽고 보다 균일한 광의 분포가 생성된다.Referring to FIG. 3, the first conical surface 128 defines a cone angle? Within a range of about 28 degrees to about 38 degrees. The second conical surface 138 defines a cone angle [beta] within the range of about 80 [deg.] To about 90 [deg.]. In one embodiment, the second conical surface 138 diverges at an angle beta, such angle being approximately twice the angular gradient of the first conical surface 128. As a result, there is no direct "line of sight " from the light source 102 to the second conical surface 138, and the light re-directed by the second conical surface 138 first passes through the light- (140), or must be switched from the light diffusion lens (140). In other words, a portion of the light is initially transmitted through the light diffusing lens 140, but another portion of the light is reflected back into the directional lamp assembly 10, for example, toward the second conical surface 138. As a result, light is re-directed from the second conical surface 138 toward the light diffusing lens 140 and through the light diffusing lens 140, resulting in a smoother, more uniform distribution of light.

이러한 효과를 이해하기 위해서, 광원(102)으로부터의 광의 제1 부분이, 제1 원뿔형 표면(128)에 의해 지향되거나 반사되고 목표 지역의 제1 부분으로 전달됨에 따라 관찰될 수 있을 것이다. 또한, 광 확산 렌즈(140)와 상호 작용하는 광원(102)으로부터의 광의 다른 부분이 역으로 또는 제2 원뿔형 표면(138)을 향해서 아래로 재-지향된다. 이어서, 그러한 광이 제2 원뿔형 표면(138)에 의해 반사되고, 다시 한번 확산 렌즈(140)를 향해서 전달된다. 광의 제2의, 또는 후속하는 반사의 반복에서, 광이 렌즈(14)를 통해서, 그러나 목표 지역의 제2의 보다 큰 부분을 향해서 전달된다. 결과적으로, 단계적 구성으로서 또한 지칭되는, 제1 및 제2 원뿔형 표면(128, 138)의 각도형 구성이 또한 보다 부드럽고, 보다 균일한 광의 분포의 효과를 제공한다. To understand this effect, a first portion of the light from the light source 102 may be viewed as it is directed or reflected by the first conical surface 128 and transmitted to the first portion of the target area. Further, another portion of the light from the light source 102 that interacts with the light diffusing lens 140 is re-directed downwardly or toward the second conical surface 138. Such light is then reflected by the second conical surface 138 and again transmitted toward the diffuser lens 140. [ In a second or subsequent repetition of light reflections, light is transmitted through the lens 14, but towards the second larger portion of the target area. As a result, the angular configuration of the first and second conical surfaces 128, 138, also referred to as a stepped configuration, also provides the effect of a smoother, more uniform distribution of light.

도 3을 참조하면, 제2 리플렉터 부분(124)이 히트 싱크(130)와 결합되어 일체로 형성된다. 제2 리플렉터 부분(124)의 히트 싱크(130)와의 통합은 열 소산을 위한 제2 경로를 제공하고, 열 소산의 제1 경로가 제1 리플렉터 부분(122)에 의해 구축된다. 제2 리플렉터 부분(124)의 표면적에 따라서, 이러한 제2 경로가 열 소산을 위한 우세한, 또는 중요한 경로가 될 수 있을 것이다. 열 소산을 위한 경로를 구축하는 것에 더하여, 제2 리플렉터 부분(124)을 히트 싱크(130)와 통합하는 것은 방향 라이트 어셈블리(10)와 연관된 구성요소 부분의 전체적인 수를 줄이고, 그와 연관된 비용을 절감한다.Referring to FIG. 3, a second reflector portion 124 is integrally formed with the heat sink 130. Integration of the second reflector portion 124 with the heat sink 130 provides a second path for heat dissipation and a first path of heat dissipation is constructed by the first reflector portion 122. Depending on the surface area of the second reflector portion 124, this second path may be the dominant or critical path for heat dissipation. In addition to building the path for heat dissipation, integrating the second reflector portion 124 with the heat sink 130 reduces the overall number of component parts associated with the directional light assembly 10, Save.

설명된 실시예에서, 제1 리플렉터 부분(122)은 폴리카보네이트 재료로 제조된다. 적합한 폴리카보네이트 재료가 미국 조지아 놀크로스에 본사가 소재하는 Teijin Chemicals LTD.에 의해서 제조되고 Panlite®라는 상표명으로 판매되고 있다. 제2 리플렉터 부분(124)은, 히트 싱크(130)의 제2 원뿔형 표면(138) 상에서, 즉 히트 싱크(130)의 외측 둘레 가장자리부(132)와 공동(134)의 둘레 가장자리부(136) 사이의 표면 상에서 반사 분말 코팅(PTW)을 침착시키는 것에 의해 제조된다. 적합한 분말 코팅이 미국 미네소타 미네아폴리스에 본사가 소재하는 Valspar Corporation으로부터 PTW90135라는 상표명으로 시판되고 있다. 설명된 실시예에서, 분말 코팅(PTW)이 정전기적으로 도포되고 열로서, 즉 오븐이나 오토클레이브 내에서 후속하여 경화된다. 또한, 분말이 열가소성 또는 열경화성 중합체 재료일 수 있을 것이다. 코팅이 히트 싱크(130)의 표면으로 직접적으로 결합되거나 융합되므로, 전도성 열 전달과 관련하여 "접촉 손실"이 거의 없다. 결과적으로, 그러한 구성은, 열 전달 및 소산을 위한 매우 효과적인 해결책을 제공한다.In the illustrated embodiment, the first reflector portion 122 is made of a polycarbonate material. Suitable polycarbonate materials are manufactured by Teijin Chemicals LTD., Headquartered in Knoll Cross, Georgia, and sold under the trade name Panlite (R). The second reflector portion 124 is located on the second conical surface 138 of the heat sink 130 i.e. the outer perimeter portion 132 of the heat sink 130 and the perimeter portion 136 of the cavity 134. [ Lt; RTI ID = 0.0 > (PTW) < / RTI > A suitable powder coating is commercially available from Valspar Corporation, headquartered in Minneapolis, Minn., Under the trade designation PTW90135. In the described embodiment, a powder coating (PTW) is electrostatically applied and cured as heat, i. E. Subsequently in an oven or autoclave. In addition, the powder may be a thermoplastic or thermoset polymeric material. Since the coating is directly bonded or fused to the surface of the heat sink 130, there is little "contact loss" associated with conductive heat transfer. As a result, such a configuration provides a very effective solution for heat transfer and dissipation.

광 확산 렌즈(140)가 일반적으로, 반사 입자가 내부에서 현탁된 폴리카보네이트 수지 매트릭스를 포함한다. 보다 구체적으로, 광 확산 렌즈(140)의 수지 매트릭스에, 약 십 퍼센트(10%) 미만의, 또는 그와 같은 밀도(즉, 렌즈의 총 질량의 백분율로서의 미립자 재료의 농도)를 가지는 미립자가 적재된다(loaded). 또한, 현탁된 입자는 전형적으로 약 20 미크론 이하의 직경 크기를 갖는다.The light diffusing lens 140 generally comprises a polycarbonate resin matrix in which the reflective particles are suspended therein. More specifically, fine particles having a density of less than about ten percent (10%), or a density thereof (i.e., a concentration of the particulate material as a percentage of the total mass of the lens) Loaded. In addition, the suspended particles typically have a diameter size of about 20 microns or less.

도 4는 2개의 상이한 유형의 리플렉터에 대한 광학적 효율 및 광 분포 곡선 또는 윤곽선을 도시한 그래프이다. 곡선(202, 206)은, Y-축을 따른, "원뿔 각도", 즉 도 3에 도시된 바와 같은 각도(θ), 그리고 X-축을 따른, 제1 리플렉터 부분(122)의 높이(HREF1) 대 제1 및 제2 리플렉터 부분(122, 124)의 전체 높이(HTOTAL)의 비율(즉, "높이비")을 함수로 하여 도표화된 것이다. 높이 값은, 각각의 원뿔형 절두체의 기저부 평면으로부터 동일한 원뿔형 절두체의 상부 단면 평면까지 측정된다. 동일한 그래프 상에서 표시될 때, 곡선(202, 206)은 중첩 영역(210)을 생성한다. 중첩 영역(210)은 일반적으로, 본 개시 내용의 양태를 포함하는 리플렉터(120)의 최적화된 특성을 형성한다. 이러한 중첩 영역(210) 내에서, 리플렉터(120)의 광학적 효율이 약 89% 초과가 될 것인 한편, 전달되는 광의 적어도 80%가, π 입체 호도법(steradian)의 입체각(solid angle)으로서 또한 설명될 수 있는, 목표 지역 또는 관심 대상의 영역 내에 포함되도록 보장한다.Figure 4 is a graph showing the optical efficiency and light distribution curves or contours for two different types of reflectors. Curves 202,206 show the height of the first reflector portion 122 along the X-axis, H REF1 , along the Y-axis, the angle of the cone, (I.e., the "height ratio") of the total height (H TOTAL ) of the first and second reflector portions 122 and 124. The height value is measured from the base plane of each cone frustum to the top cross-sectional plane of the same cone frustum. Curves 202 and 206, when displayed on the same graph, produce superimposed area 210. The overlap region 210 generally forms an optimized feature of the reflector 120 that includes aspects of the present disclosure. Within this overlap region 210, the optical efficiency of the reflector 120 will be greater than about 89%, while at least 80% of the transmitted light is also described as a solid angle of the pi stereogram To be included within the area of the target area or object of interest.

제1 곡선(202)은 약 89% 보다 큰 광학적 효율을 획득하는 원뿔-형상의 리플렉터에 대한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 곡선(202)에 의해서 표시된 리플렉터의 광학적 효율은 높이비(HREF1/HTOTAL)가 감소됨에 따라 증가하는 경향이 있고, 제1 곡선(202) 위의 임의 지점은, 광학적 효율이 89% 보다 큰 디자인 공간을 나타낸다. 예를 들어, 25도의 원뿔 각도를 볼 때, 이러한 선을 따라서 우측으로부터 좌측으로 이동(즉, 높이비가 감소한다)함에 따라, 89% 윤곽선 아래(즉, 89% 광학적 효율 미만)로부터 89% 윤곽선 위(즉, 89% 광학적 효율 초과)로 진행한다는 것이 확인될 수 있다.The first curve 202 is for a cone-shaped reflector that achieves optical efficiency greater than about 89%. 4, the optical efficiency of the reflector displayed by the first curve 202 tends to increase as the height ratio (H REF1 / H TOTAL ) decreases, and the optical efficiency of the reflector on the first curve 202 The point represents a design space with optical efficiency greater than 89%. For example, when looking at a cone angle of 25 degrees, from an 89% contour (i.e., less than 89% optical efficiency) to an 89% contour (I. E., Greater than 89% optical efficiency).

제2 곡선(206)은, 전달되는 광의 약 80%를 π 입체 호도법의 입체각 내로, 즉 희망하는 목표 지역 내로 지향시키도록 구성된 원뿔 형상의 리플렉터에 대한 것이다. 제2 곡선(206)에 의해 표시된 리플렉터에 대한 목표 지역 내의 광의 백분율이, 높이비(HREF1/HTOTAL)가 증가함에 따라 증가되고, 그에 따라 원뿔 각도에 따라서, HREF1/HTOTAL이 약 50%와 같아지는, 용인 가능한 값에 도달하게 된다. 그에 따라, 곡선(206)의 우측의 지점은, 개시된 실시예의 리플렉터(120)에 대한 최적화된 원뿔 각도 및 높이비의 파라미터를 나타낸다. 결과적으로, 본 개시 내용의 양태를 포함하는 리플렉터(120)에 대한 최적의 광학적 효율 및 광 분포의 결과를 초래하는, 원뿔 각도(θ) 및 높이비(HREF1/HTOTAL)의 조합을 나타내는, 중첩 영역(210)이 식별된다. 중첩 영역(210)은, 약 28°내지 약 38° 사이의 영역 내의 원뿔 각도(θ)가 광 효율 및 광 분포 요건을 충족시킨다는 것을 나타낸다.The second curve 206 is for a conical reflector configured to direct about 80% of the transmitted light into the solid angle of the pi-embossing, i.e., into the desired target area. The percentage of light in the target area for the reflector displayed by the second curve 206 increases as the height ratio H REF1 / H TOTAL increases, and accordingly, depending on the cone angle, H REF1 / H TOTAL is about 50 %, ≪ / RTI > Accordingly, the right-hand side of the curve 206 represents the parameters of the optimized cone angle and height ratio for the reflector 120 of the disclosed embodiment. As a result, a combination of cone angle &thetas; and height ratio (H REF1 / H TOTAL ) that results in optimal optical efficiency and light distribution results for reflector 120, including aspects of the present disclosure, The overlap region 210 is identified. The overlap region 210 indicates that the cone angle [theta] in an area between about 28 [deg.] And about 38 [deg.] Meets light efficiency and light distribution requirements.

요약하면, 본 개시 내용의 양태가, 넓고 부드러운, 즉 광학적으로 만족스러운 광에너지의 비임을 투사 또는 출사하는 방향 라이트 어셈블리 형태의 광학 시스템을 제공한다. 이는, 광 확산 렌즈 또는 커버(140)와 결합된, 계단형 리플렉터라고도 지칭되는, 적어도 2개의 리플렉터 섹션(122, 124)을 가지는 리플렉터(120)의 이용에 의해서 달성된다. 본 개시 내용의 광학 시스템은, 광학 시스템의 열적 성질을 개선하기 위해서 리플렉터의 제2 부분을 히트 싱크와 통합하는 것에 의해서, 열 소산을 위한 효과적인 경로를 제공한다.In summary, aspects of the present disclosure provide an optical system in the form of a directional light assembly that projects or emits a beam of broad, soft, optically satisfactory optical energy. This is accomplished by the use of a reflector 120 having at least two reflector sections 122, 124, also referred to as a stepped reflector, associated with a light diffusing lens or cover 140. The optical system of the present disclosure provides an effective path for heat dissipation by integrating the second portion of the reflector with the heat sink to improve the thermal properties of the optical system.

그에 따라, 발명의 기본적인 신규한 특징이 도시되고, 설명되고, 언급되었지만, 설명된 장치 및 방법의 형태 및 상세 내용에 있어서의 다양한 생략, 치환 및 변화, 그리고 그 작동이, 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도, 당업자에 의해서 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 동일한 결과를 달성하기 위해서, 실질적으로 동일한 방식으로, 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 그러한 요소 및/또는 방법 단계의 모든 조합이 발명의 범위 내에 명백하게 포함된다. 또한, 발명의 임의의 개시된 형태 또는 실시예와 결합되어 도시 및/또는 설명된 구조 및/또는 요소 및/또는 방법 단계가, 일반적인 디자인 선택의 문제로서, 임의의 다른 개시된 또는 설명된 또는 제시된 형태 또는 실시예 내에 통합될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그에 따라, 첨부된 청구항의 범위에 의해서 표시된 바에 의해서만 제한되도록 의도된 것이다.Accordingly, it is to be understood that various omissions, substitutions and changes in the form and details of the described devices and methods, and their operation, may be made without departing from the spirit and scope of the invention, Without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, to achieve the same result, all combinations of such elements and / or method steps performing substantially the same function in substantially the same manner are expressly included within the scope of the invention. It is also to be understood that the structures and / or elements and / or method steps shown and / or described in connection with any disclosed form or embodiment of the invention may be embodied in any of the other disclosed or described or presented forms, It will be understood that the invention may be embodied in an embodiment. Accordingly, it is intended that the scope be limited only by what is indicated by the scope of the appended claims.

Claims (19)

방향 램프 어셈블리로서:
광원;
제1 부분 및 제2 부분을 구비하고 상기 광원으로부터 출사된 광을 목표 지역으로 지향시키도록 동작하는 리플렉터;
상기 리플렉터를 둘러싸고 상기 광원에 의해 생성된 열을 소산시키도록 동작하는 히트 싱크; 및
상기 광원 위에 배치되고 광을 상기 목표 지역으로 전달하도록 동작하는 광 확산 렌즈
를 포함하고;
상기 리플렉터의 제2 부분이 상기 제1 부분의 반경방향 외부에 배치되고 상기 히트 싱크와 결합되어 일체로 형성되는 것인 방향 램프 어셈블리.A directional lamp assembly comprising:
Light source;
A reflector having a first portion and a second portion and operative to direct light emitted from the light source to a target area;
A heat sink surrounding the reflector and operative to dissipate heat generated by the light source; And
A light diffusing lens disposed above the light source and operative to transmit light to the target area,
;
Wherein a second portion of the reflector is disposed radially outwardly of the first portion and is integrally formed with the heat sink. 제1항에 있어서, 상기 리플렉터의 제1 부분은 반사 폴리카보네이트 재료를 포함하는 것인 방향 램프 어셈블리.The directional lamp assembly of claim 1, wherein the first portion of the reflector comprises a reflective polycarbonate material. 제1항에 있어서, 상기 리플렉터의 제2 부분은 상기 히트 싱크의 일부분 위에 배치된 반사 분말 코팅을 포함하는 것인 방향 램프 어셈블리.The directional lamp assembly of claim 1, wherein the second portion of the reflector comprises a reflective powder coating disposed over a portion of the heat sink. 제1항에 있어서, 상기 리플렉터의 제1 부분은 광원의 일부분을 상기 히트 싱크에 고정하여 열 소산을 위한 제1 경로를 획정하는 것인 방향 램프 어셈블리.The directional lamp assembly of claim 1, wherein the first portion of the reflector secures a portion of the light source to the heat sink to define a first path for heat dissipation. 제4항에 있어서, 상기 히트 싱크와 결합된 상기 리플렉터의 제2 부분이 열 소산을 위한 제2 경로를 획정하는 것인 방향 램프 어셈블리. 5. The directional lamp assembly of claim 4, wherein a second portion of the reflector associated with the heat sink defines a second path for heat dissipation. 제1항에 있어서, 광의 일부분이 렌즈를 통해서 전달되어 목표 지역의 제1 부분을 조명하고 광의 다른 부분이 리플렉터의 제2 부분으로부터 재-지향되며 렌즈를 통해서 전달되어 목표 지역의 제2 부분을 조명하도록, 상기 광 확산 렌즈가 상기 광원으로부터 생성된 광과 상호 작용하는 것인 방향 램프 어셈블리.3. The method of claim 1, wherein a portion of the light is transmitted through the lens to illuminate a first portion of the target area and another portion of the light is re-directed from the second portion of the reflector and transmitted through the lens to illuminate a second portion of the target region Wherein the light diffusing lens interacts with light generated from the light source. 제6항에 있어서, 상기 목표 지역에서의 상기 제2 부분의 면적이 상기 목표 지역에서의 상기 제1 부분의 면적 보다 큰 것인 방향 램프 어셈블리.7. The directional lamp assembly of claim 6, wherein an area of the second portion in the target area is greater than an area of the first portion in the target area. 제1항에 있어서, 상기 히트 싱크는 상기 광원을 둘러싸고, 상기 광 확산 렌즈의 부착을 위한 제1 둘레 가장자리부 및 상기 리플렉터의 제1 부분을 수용하기 위한 제2 둘레 가장자리부를 포함하는 것인 방향 램프 어셈블리.The directional lamp of claim 1, wherein the heat sink comprises a light source, a first perimeter edge for attachment of the light diffusing lens, and a second perimeter edge for receiving a first portion of the reflector, assembly. 제8항에 있어서, 상기 제1 둘레 가장자리부와 상기 제2 둘레 가장자리부 사이에 배치된 표면이, 반사 분말 코팅에 의해 코팅되어 상기 리플렉터의 제2 부분을 획정하는 것인 방향 램프 어셈블리.9. The directional lamp assembly of claim 8, wherein a surface disposed between the first perimeter and the second perimeter is coated by a reflective powder coating to define a second portion of the reflector. 제1항에 있어서, 상기 리플렉터의 제1 부분은 원뿔 각도(θ)를 획정하는 제1 원뿔형 표면을 포함하고, 상기 리플렉터의 제2 부분은 원뿔 각도(β)를 획정하는 제2 원뿔형 표면을 포함하며, 상기 원뿔 각도(β)는 상기 원뿔 각도(θ) 보다 큰 것인 방향 램프 어셈블리.2. A reflector according to claim 1, wherein the first part of the reflector comprises a first conical surface defining a conical angle (?) And the second part of the reflector comprises a second conical surface defining a conical angle , And the cone angle (?) Is greater than the cone angle (?). 제10항에 있어서, 상기 원뿔 각도(β)는 상기 원뿔 각도(θ)의 크기의 적어도 2배인 것인 방향 램프 어셈블리.11. The directional lamp assembly of claim 10, wherein the cone angle (?) Is at least twice the size of the cone angle (?). 제1항에 있어서, 상기 리플렉터의 제1 부분은 원뿔 각도(θ)를 획정하는 제1 원뿔형 표면을 포함하고, 상기 원뿔 각도(θ)는 약 28° 내지 약 38° 범위 이내인 것인 방향 램프 어셈블리.The directional lamp of claim 1, wherein the first portion of the reflector comprises a first conical surface defining a conical angle (?), Wherein the conical angle (?) Is within a range of about 28 to about 38 assembly. 제12항에 있어서, 상기 리플렉터의 제2 부분은 원뿔 각도(β)를 획정하는 제2 원뿔형 표면을 포함하고, 상기 원뿔 각도(β)는 약 80° 내지 약 90° 범위 이내인 것인 방향 램프 어셈블리.13. A directional lamp according to claim 12, wherein the second part of the reflector comprises a second conical surface defining a conical angle (beta), said conical angle (beta) being within a range of about 80 [ assembly. 제1항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드인 것인 방향 램프 어셈블리.The directional lamp assembly of claim 1, wherein the light source is a light emitting diode. 광원을 생성하기 위한 라이트 엔진(light engine), 광원에 의해 생성된 열을 소산시키도록 동작하는 히트 싱크, 및 광을 목표 지역으로 전달하도록 동작하는 렌즈 커버를 구비하는 방향 램프 어셈블리용 리플렉터로서:
상기 라이트 엔진을 수용하기 위한 개구를 갖고 원뿔 각도(θ)를 획정하는 제1 원뿔형 표면을 갖는 제1 리플렉터 부분; 및
제1 리플렉터 부분과 결합되고 제1 리플렉터 부분의 반경방향 외부에 배치되며, 원뿔 각도(β)를 획정하는 제2 원뿔형 표면을 갖는 제2 리플렉터 부분으로서, 상기 제2 원뿔형 표면이 상기 히트 싱크와 결합되어 일체로 형성되는 것인 제2 리플렉터 부분
을 포함하는 리플렉터.A reflector for a directional lamp assembly having a light engine for generating a light source, a heat sink operative to dissipate heat generated by the light source, and a lens cover operative to transmit light to a target area,
A first reflector portion having an opening for receiving said light engine and having a first conical surface defining a cone angle [theta]; And
A second reflector portion coupled to the first reflector portion and disposed radially outwardly of the first reflector portion, the second reflector portion having a second conical surface defining a cone angle [beta], wherein the second conical surface engages the heat sink And a second reflector portion
/ RTI > 제15항에 있어서, 상기 원뿔 각도(θ)는 약 28° 내지 약 38° 범위 이내인 것인 리플렉터.16. The reflector of claim 15, wherein the cone angle (?) Is within a range of about 28 degrees to about 38 degrees. 제15항에 있어서, 상기 원뿔 각도(β)는 상기 원뿔 각도(θ)의 크기의 적어도 2배인 것인 리플렉터.The reflector according to claim 15, wherein the cone angle (?) Is at least twice the size of the cone angle (?). 제15항에 있어서, 상기 제1 리플렉터 부분은 반사 폴리카보네이트 재료로 제조되는 것인 리플렉터.16. The reflector of claim 15, wherein the first reflector portion is made of a reflective polycarbonate material. 제15항에 있어서, 상기 원뿔 각도(β)는 상기 원뿔 각도(θ) 보다 큰 것인 리플렉터.The reflector according to claim 15, wherein the cone angle (?) Is greater than the cone angle (?).
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